Toprak Azot Döngüsü

Tüm canlıların yapı taşını oluşturan aminoasit ve proteinler ile nükleik asitler, hormon ve vitaminlerin yapısında yer alan azot, canlı yaşamı için temel besin elementlerdendir. Doğadaki temel azot kaynağı atmosferdir ve atmosferin yaklaşık %78,8’ini azot gazı oluşturur. Bitkiler ve organizmaların büyük bölümü atmosferdeki serbest azottan besin maddesi olarak yararlanamaz. Bunun için azotun çeşitli süreçlerden geçmesi gerekir.¹ Azot döngüsündeki bu önemli süreçler fiksasyon, amonifikasyon, nitrifikasyon, denitrifikasyon, mineralizasyon ve asimilasyon olaylarıdır.

Azot fiksasyonu (bağlanması); azot gazının atmosferik, biyolojik ve endüstriyel süreçlerle nitrat (NO₃) ve nitritlere (NO₂) dönüştürülmesi olayına azot fiksasyonu (bağlanması) denir. Fiksasyon süreçlerinin %12’si atmosferik fiksasyonla, %59’u biyolojik fiksasyonla, %29’u ise suni fiksasyon (kimyasal gübre üretimi) yoluyla toprağa bağlanır.²

Bir bitki veya hayvan öldüğünde veya bir hayvan dışkıladığında ortaya çıkan azotun ilk formu organiktir. Organik bileşiklerden amonyum iyonlarının türemesi olayı amonifikasyon olarak tanımlanır.^3_4

Topraktaki amonyum iyonlarının kademeli olarak nitrit ve nitrat iyonlarına dönüştürülmesi olayına nitrifikasyon denir. Nitrifikasyonun tersi olan süreçlerle azotun gaz biçimine dönüştürülmesi süreci ise denitrifikasyon olarak adlandırılır. Çeşitli bakteri ve mantarlar aracılığıyla oksijensiz ortamlarda gerçekleştirilen bu süreç bitiminde azot gaz halinde atmosfere iletilir.⁵

Azotlu bileşiklerin ayrışma ve dönüşmesine mineralizasyon, bunun tersine mineral azot formlarının canlı organizma dokularına alınarak karmaşık bileşikler içinde organik olarak tutulması olayına ise asimilasyon (özümleme) adı verilir.⁶

Tüm bu süreçlerden yola çıkarak azot döngüsü şu şekilde özetlenebilir: Volkanik faaliyetler, yıldırım ve şimşek gibi atmosferik olaylarla ortaya çıkan serbest azot oksitlenerek azot oksitlere (NO ve NO₂), bu gazların da atmosferdeki su buharı ile tepkimeye girmesi sonucu nitrit ve nitrata dönüşür. Bu şekilde nitrit ve nitrata dönüşen azot yağışlarla toprağa ulaşır. Buna abiyotik azot fiksasyonu denilmektedir.

Toprakta ya da bazı bitki gruplarının köklerindeki yumrularda yaşayan azot bağlayan bakteriler, atmosferde serbest halde bulunan azot gazını bünyelerine alarak amonyağa (NH₃) dönüştürür. Benzer şekilde fotosentez yapan mavi-yeşil algler (siyanobakteriler) de sucul ortamda aynı işlevi yaparlar.  Biyolojik azot fiksasyonu olarak isimlendirilen bu süreçte oluşan amonyak, toprakta ve su ekosistemlerinde yer alan nitrifikasyon bakterileri tarafından önce nitrite, sonra da nitrata dönüştürülür.

Nitrat, bitkiler tarafından emilir ve protein gibi önemli moleküllerin üretiminde kullanılır. Böylece azot, besin zincirine girer. Azot, bitkiler ve hayvanlar atık ürettiklerinde ya da öldüklerinde, ayrışma işlemiyle amonyak formunda tekrar toprağa döner. Toprakta bulunan denitrifikasyon bakterileri de nitrit ya da nitratı yeniden azot gazına dönüştürür. Böylece azot tekrar atmosfere karışır.⁷

Toprak içine karıştırılmadan uygulanan azotlu gübrelerden toprak koşullarına bağlı olarak amonyak gazı halinde azot kaybı meydana gelebilir. Kireçli ve alkalin reaksiyonlu topraklarda kimyasal gübrelerle (özellikle üre ve amonyum sülfat gübrelerinden) verilen azotun bu şekilde atmosfere olan gaz halinde kaybına volatilizasyon (buharlaşma) adı verilir ve kayıp miktarları koşullara göre verilen azotun %50’sine kadar ulaşabilir.⁸